纤维素基可降解生物材料的制备及表征研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:boji13
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近年来,由于环境污染和自然资源减少等问题,人们对可再生资源的需求日益增加。作为环保型可再生材料,纤维素基可降解生物材料受到广泛关注,它是由纤维素和钙基无机可降解生物材料复合而成,该材料具有良好的生物相容性和生物可降解性,在许多领域都有潜在应用前景。本论文系统地研究了不同种类的纤维素基可降解生物材料的制备,并对它们做了一系列的结构表征及性能测试,探讨加热时间、加热温度、纤维素浓度及添加剂种类等因素对复合材料的影响。所得主要结论如下:分别采用水热法和微波辅助加热法,在NaOH/尿素溶液中以纤维素、CaCl2和NaH2PO4为原料,制备出纤维素/碳羟基磷灰石(CHA)纳米复合材料。与水热法相比,微波辅助加热法更为简便、快速。XRD和FT-IR分析结果证实所得样品是纤维素/CHA纳米复合材料,水热更有利于CHA晶化。SEM分析结果表明CHA纳米颗粒均匀分散在纤维素基体中。水热法制备出的纤维素/CHA纳米复合材料的热稳定性比微波法好。通过微波辅助加热法,在乙二醇中以纤维素、Ca(NO3)2-4H2O和Na2SiO3-9H2O为原料,以离子液体为添加剂,快速制备出纤维素/硅酸钙纳米复合材料。观察到硅酸钙纳米颗粒均匀分散在纤维素基体中。实验结果表明,离子液体的加入有助于纤维素和硅酸钙的复合;随着离子液体浓度的增加,复合材料的重量损失减少。采用快速、绿色的微波离子液体法,在纯离子液体和回收离子液体中制备出纤维素/硅酸钙纳米复合材料。研究了纯离子液体和回收离子液体的细微区别,并探讨了它们对产物的影响。观察到硅酸钙纳米颗粒或纳米片均匀分散在纤维素基体中。实验结果表明,反应后离子液体可多次回收利用。通过水热法,在NaOH/尿素溶液中以纤维素、Ca(NO3)24H2O和Na2SiO3-9H2O为原料,制备出纤维素/碳酸钙(CaCO3)纳米复合材料。研究发现,尿素是合成CaCO3的C032-来源。实验结果表明,水热条件对复合材料的形态有影响。细胞毒性试验结果证明纤维素/CaCO3纳米复合材料具有良好的生物相容性。
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